專利名稱：光電標(biāo)定尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及量具，具體地說涉及一種用于測量帶材在線寬度的光電標(biāo)定尺。

背景技術(shù)：
在帶鋼、帶銅以及紙張、塑料等材料的生產(chǎn)流程中，都要對帶材進(jìn)行在線寬度的檢測。高端產(chǎn)品還利用寬度的實(shí)際測量值，參與生產(chǎn)控制。常規(guī)的帶材寬度檢測方法有同位素檢測法和激光等檢測法，同位素檢測法由于對人體有害而使用越來越少；激光檢測法必須有一束激光以某一角度聚焦在被測物體表面，然后從另一角度對物體表面上的激光光斑進(jìn)行成像，使用缺點(diǎn)是生產(chǎn)現(xiàn)場必須有安裝空間，激光傳感器受到生產(chǎn)現(xiàn)場溫度和環(huán)境的因素制約，測量值的輸出有專門設(shè)備，激光檢測法定期標(biāo)定工作量大。
光柵尺技術(shù)是一門成熟的技術(shù)，1996年的產(chǎn)品測量長度時(shí)，精度可高達(dá)0.5--3μm(3米范圍內(nèi))分辨率為可達(dá)0.1μm微米(見1996年出版的機(jī)電一體化技術(shù)手冊)，現(xiàn)在光柵尺長度可作到30米的，測量步距可達(dá)1nm納米。
這幾年CCD攝像機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，8k(8192像素)的線陣攝像機(jī)和4K*2K(4096*2048像素)的面陣攝像機(jī)屬于普及產(chǎn)品。常規(guī)攝像機(jī)檢測系統(tǒng)每個(gè)像素對應(yīng)0.3MM，本專利裝置采用1700mm光柵尺，分辨率為1μm，全程測量誤差小于±20μm；二個(gè)關(guān)鍵設(shè)備累計(jì)誤差為0.32MM，要保證更高測量精度，只要提高攝像機(jī)每個(gè)像素對應(yīng)的成像距離既可，有多種解決方案。因此，在各種帶材的生產(chǎn)流水線中，企業(yè)用高速CCD攝像機(jī)對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測成為一種發(fā)展趨勢。
但是，目前國內(nèi)外市場上利用計(jì)算機(jī)圖像模式識別技術(shù)來測量寬度的光電標(biāo)定尺還沒有。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的旨在提供一種光電標(biāo)定尺，該光電標(biāo)定尺可結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像模式識別技術(shù)用來對帶材的在線寬度進(jìn)行測量，以提高測量的精度以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的光電標(biāo)定尺，其特征在于包括框架，框架內(nèi)固定有光柵尺和直流電源，該光柵尺具有可移動小滑塊，可移動小滑塊上固定有光源安裝支架，光源安裝支架上安裝有照射方向向上的高均勻平面光源，高均勻平面光源上方安裝有狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，高均勻平面光源通過導(dǎo)線與直流電源連接。
使用時(shí)，將小滑塊通過信號控制線與光柵尺數(shù)顯表連接，在光定標(biāo)定尺的上方安裝上CCD攝像機(jī)，在光電標(biāo)定尺工作時(shí)，移動光源安裝支架就相當(dāng)于移動光柵尺上的可移動小滑塊，調(diào)節(jié)狹縫調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中的狹縫寬度，以適合CCD攝像機(jī)成像清晰，通過多次移動光源安裝支架，在光柵尺數(shù)顯表顯示不同數(shù)據(jù)，對CCD攝像機(jī)對光源成像的像數(shù)的數(shù)據(jù)，完成CCD測寬的標(biāo)定。
通過在工業(yè)現(xiàn)場測量帶鋼和帶材的寬度的實(shí)踐檢驗(yàn)，本實(shí)用新型所述的光電標(biāo)定尺具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、性價(jià)比和精度優(yōu)于傳統(tǒng)的測寬設(shè)備； 2、安裝方便，只要在帶鋼和帶材上方有空間就可以安裝； 3、實(shí)時(shí)寬度數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)中，輸入輸出方便，利于生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制； 4、不僅可以測量帶鋼和帶材的寬度，還可以準(zhǔn)確測量出相鄰兩臺攝像機(jī)重復(fù)或相離多少個(gè)像素，可以提高軟件編程的準(zhǔn)確性，幫助提高硬件安裝調(diào)節(jié)的精度。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2光源安裝支架的結(jié)構(gòu)示意圖，A為主視圖，B為側(cè)視圖，C為俯視圖； 圖3為狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的刀口架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中 1，有連接器端頭板 2，鋁合金型材框架 3，光柵尺 4，光源安裝支架 5，高均勻平面光源 6，刀口架 7，直流電源 8，端頭上連接板 9，無連接器端頭板 10，電源底板 11，中間底板12，端頭底板41，光源安裝板 61、狹縫 62，鍵形槽 63，刀口 具體實(shí)施方式
如圖1所示的本實(shí)用新型的光電標(biāo)定尺，包括框架，光柵尺3，光源安裝支架4，高均勻平面光源5，直流電源7、狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。
光柵尺3在市場上是個(gè)通用產(chǎn)品，根據(jù)光柵尺3外形尺寸，設(shè)計(jì)配套的、使光柵尺3和直流電源7嵌入其中不產(chǎn)生滑動的框架?？蚣転殇X合金型材框架2，光柵尺3安裝在鋁合金型材框架2內(nèi)，光柵尺3的長度方向和鋁合金型材框架3的長度方向保持平行。光柵尺3在鋁合金型材框架內(nèi)的安裝，可采用膠水、雙面黏紙、螺絲等多種方法。本光電標(biāo)定尺在光柵尺3底部三個(gè)點(diǎn)用膠水使光柵尺3固定在鋁合金型材框架2內(nèi)。
鋁合金型材框架2在長度和寬度上能放下光柵尺3和高均勻平面光源5需要的直流電源7即可，在高度上使鋁合金型材框架2上表面不低于已安裝在鋁合金型材框架2內(nèi)的光柵尺3上表面即可，在鋁合金型材框架2二端各焊有端頭板，其中一端頭板采用采用用鋁板封死為無連接器端頭板9，另一端的端頭板必須開孔，方便直流電源7和光柵尺數(shù)顯表用的信號控制線布線用，布線的端頭板稱為帶連接器端頭板1，在兩端頭板上方各焊接一塊端頭上連接板8，以保證鋁合金型材框架的穩(wěn)定性。電源底板10、中間底板11以及端頭底板形成了鋁合金型材框架2的底部。電源底板10用于安裝直流電源7。
光柵尺3具有一個(gè)可移動小滑塊，使使用者利用可移動小滑塊的移動來使用光柵尺，不同的光柵尺的可移動小滑塊外形尺寸不同，可移動小滑塊可以通過一根信號控制線連接到光柵尺數(shù)顯表，其作用就是通過可移動小滑塊的相對移動位置，在光柵尺數(shù)顯表上顯示其相對應(yīng)的數(shù)字讀數(shù)，就能準(zhǔn)確計(jì)算出移動的數(shù)值。
在可移動小滑塊上固定連接一個(gè)光源安裝支架4，該光源安裝支架4下部平貼于鋁合金型材框架2上表面，使鋁合金型材框架2上表面兩側(cè)的光滑鋁合金型材起到了導(dǎo)軌的作用，使光源安裝支架4帶動光柵尺的可移動小滑塊在鋁合金型材框架上平穩(wěn)移動。
高均勻平面光源5安裝在光源安裝支架4上的光源安裝板41上，光源安裝板41和光源安裝支架4是一體的，高均勻平面光源5向上方照射，在高均勻平面光源5上方有二塊如圖3所示的刀口架6組成的狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，兩塊刀口架6的刀口63相對設(shè)置在光源安裝板上形成狹縫61，每塊刀口架6的兩側(cè)開有鍵形糟62，通過在鍵形槽62插入螺釘使刀口架固定在光源安裝板41上，這樣的鍵形槽62可以方便移動刀口架6來調(diào)節(jié)狹縫寬度，保證在光源上方的CCD攝像機(jī)成像清晰，因?yàn)樵趯?shí)際的應(yīng)用中，CCD攝像機(jī)安裝高度是可變的，光源狹縫寬度調(diào)整能保證CCD攝像機(jī)在任何有效高度都成像清晰。
使用時(shí)，將小滑塊通過信號控制線與光柵尺數(shù)顯表連接，在光定標(biāo)定尺的上方安裝上CCD攝像機(jī)，在光電標(biāo)定尺工作時(shí)，移動光源安裝支架就相當(dāng)于移動光柵尺上的可移動小滑塊，調(diào)節(jié)狹縫調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中的狹縫寬度，以適合CCD攝像機(jī)成像清晰，通過多次移動光源安裝支架，在光柵尺數(shù)顯表顯示不同數(shù)據(jù)，對比CCD攝像機(jī)對光源成像的像數(shù)的數(shù)據(jù)，完成CCD測寬的標(biāo)定。根據(jù)CCD攝像機(jī)響應(yīng)特性，調(diào)整高均勻平面光源照度、調(diào)整光源狹縫寬度到合適位置，利用狹縫成像寬度中心作為標(biāo)定基準(zhǔn)。
下面詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的光電標(biāo)定尺具體使用方法 第一步調(diào)整光電標(biāo)定尺上下位置，使高均勻平面光源照射平面位置，與被檢測帶材表面高度一致；高均勻平面光源沿移動導(dǎo)軌移動方向與帶材走向垂直； 第二步聯(lián)接光電標(biāo)定尺的電源線和信號控制線； 第三步根據(jù)攝像機(jī)響應(yīng)特性，調(diào)整狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的狹縫寬度到合適位置，利用狹縫成像寬度中心作為標(biāo)定基準(zhǔn)； 第四步連續(xù)均勻移動光柵尺上的高均勻平面光源，根據(jù)攝像機(jī)所拍攝的圖像判讀其對應(yīng)的像素位置編號，并記作i，并記下此位置對應(yīng)的光柵尺數(shù)顯表上的讀數(shù)； 第五步重復(fù)第四步步驟，直至標(biāo)定完整個(gè)檢測寬度。
第六步根據(jù)標(biāo)定的數(shù)據(jù)可以得到一個(gè)標(biāo)定數(shù)據(jù)表，即
將此標(biāo)定數(shù)據(jù)表存入控制攝像機(jī)的計(jì)算機(jī)中； 第七步設(shè)備在線運(yùn)行時(shí)，根據(jù)攝像機(jī)所攝的帶材圖像，進(jìn)行帶材邊緣檢測，記帶材耳側(cè)邊緣對應(yīng)的線陣攝像機(jī)像素位置編號分別為i1、i2。于是，從標(biāo)定數(shù)據(jù)表中可以讀出對應(yīng)的Xi1、Xi2值，則被檢測帶鋼寬度X為 X＝Xi1-Xi2。
通過上述光電標(biāo)定尺使用方法的描述，此裝置可以對每臺攝像機(jī)進(jìn)行寬度的標(biāo)定，也可以對多臺攝像機(jī)中任意二臺間的距離進(jìn)行標(biāo)定，只要根據(jù)攝像機(jī)檢測系統(tǒng)二邊的攝像機(jī)像素對應(yīng)的光柵尺數(shù)顯表的數(shù)據(jù)，根據(jù)攝像機(jī)所攝的帶鋼圖像，進(jìn)行帶鋼邊緣檢測，記設(shè)備側(cè)和操作側(cè)帶鋼或帶材邊緣對應(yīng)的線陣攝像機(jī)像素位置編號分別為i1、i2。于是，從標(biāo)定數(shù)據(jù)表中可以讀出對應(yīng)的Xi1、Xi2值，則被檢測帶鋼寬度X為X＝Xi1-Xi2。
CCD攝像機(jī)分為線陣和面陣二種，對面陣CCD攝像機(jī)而言，我們可以通過選擇某一行進(jìn)行測寬，原理和線陣CCD攝像機(jī)一樣；也可以一列數(shù)據(jù)的像素平均來工作，或調(diào)整攝像機(jī)和光電標(biāo)定尺裝置，使高均勻平面發(fā)光源均勻成像在CCD攝像機(jī)的一列上，更提高了攝像機(jī)和光電標(biāo)定尺裝置的安裝精度。
權(quán)利要求1.一種光電標(biāo)定尺，其特征在于包括框架，框架內(nèi)固定有光柵尺和直流電源，該光柵尺具有可移動小滑塊，可移動小滑塊上固定有光源安裝支架，光源安裝支架上安裝有照射方向向上的高均勻平面光源，高均勻平面光源上方安裝有狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，高均勻平面光源通過導(dǎo)線與直流電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述框架為鋁合金型材框架，兩端各焊有端頭板，其中一端頭板上開孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述兩端頭板上方各焊接一塊端頭上連接板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述光柵尺的長度方向和鋁合金型材框架的長度方向平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述鋁合金型材框架上表面不低于安裝在鋁合金型材框架內(nèi)的光柵尺上表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述光源安裝支架下部平貼于鋁合金型材框架的上表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述光源安裝支架具有與光源安裝支架一體的光源安裝板，高均勻平面光源安裝在光源安裝板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由刀口相對設(shè)置形成狹縫的兩塊刀口架構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電標(biāo)定尺，其特征在于所述刀口架兩側(cè)分別開有鍵形槽，刀口架由插入鍵形槽內(nèi)的螺釘使刀口架安裝在光源安裝板上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光電標(biāo)定尺，其特征在于包括框架，框架內(nèi)固定有光柵尺和直流電源，該光柵尺具有可移動小滑塊，可移動小滑塊上固定有光源安裝支架，光源安裝支架上安裝有照射方向向上的高均勻平面光源，高均勻平面光源上方安裝有狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，高均勻平面光源通過導(dǎo)線與直流電源連接。該光電標(biāo)定尺可結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像模式識別技術(shù)用來對帶材的在線寬度進(jìn)行測量，以提高測量的精度以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。
文檔編號G01C11/00GK201069358SQ20072006812
公開日2008年6月4日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者喬俊良, 王康健, 健 王, 牛天富, 朱偉國, 何永輝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司